Исследование фазового состава и локального переключения поляризации в бессвинцовой керамике феррита висмута, легированной Sm

Аннотация

Целью работы является экспериментальное исследование фазового состава и локального переключения поляризации в бессвинцовой керамике феррита висмута, легированной Sm. В работе исследовались объемные керамики феррита висмута, полученные при помощи традиционного твердофазного синтеза с дополнительной механохимической активацией. Выбор обусловлен тем фактом, что бессвинцовые пьезоэлектрические материалы, к настоящему времени, являются наиболее хорошо изученными и перспективными, а также обладают большим потенциалом применимости. Визуализация доменной и фазовой структуры, а также для локальное переключение поляризации осуществлялись с помощью сканирующего зондового микроскопа Asylum MFP 3D Sa (Asylum Research, США). Локальное переключение поляризации производилось при помощи подачи прямоугольных импульсов напряжения на проводящий зонд сканирующего зондового микроскопа, который приводился в контакт с поверхностью заземленного образца. Обнаружено, что под действием электрического поля зонда возникает индуцированный фазовый переход из антиполярной Pbam фазы в полярную R3c фазу в керамике феррита висмута 15,5 mol% Sm. Амплитуда критического напряжения, при котором возникает фазовый переход, составляет 40 В. Область фазового перехода остается стабильной в течение продолжительного промежутка времени. Воздействие повышенных температур приводит к деградации области фазового перехода, а затем к полному ее разрушению, то есть при повышенных температурах происходит обратный переход из полярной R3c фазы в антиполярную Pbam фазу. Кроме того, анализ спектров комбинационного рассеяния показал, что поляризованная электрическим полем область действительно является областью фазового перехода из антиполярной Pbam фазы в полярную R3c фазу. Полученные зависимости эффективного радиуса домена от амплитуды импульса напряжения при поляризации имеют линейный характер роста. Зависимость эффективного радиуса домена от длительности импульса напряжения для керамики феррита висмута 12 mol% Sm имеет немонотонный рост, а для керамики феррита висмута 15,5 mol% Sm получена слабая зависимость, что характерно для низкой подвижности антифазной границы. Зависимость фазового перехода от силы прижима зонда СЗМ к поверхности образца не выявлена.
Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современного аттестованного оборудования, набранной статистикой при проведении экспериментов, а также были найдены эффективные методы для лучшей воспроизводимости экспериментальных данных. Полученные данные непротиворечивостью известным физическим моделям.